張志友

技師學(xué)院是職業(yè)技術(shù)教育的主體，靜電學(xué)中電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差是電學(xué)中最基本的概念，是掌握靜電學(xué)許多重要概念的基礎(chǔ)。電場(chǎng)強(qiáng)度描述了電場(chǎng)的力的性質(zhì)，電勢(shì)差描述了電場(chǎng)的能的性質(zhì)。兩者之間即有聯(lián)系又有區(qū)別，這是理解問(wèn)題的關(guān)鍵。

(一)學(xué)生第一次接觸電場(chǎng)的概念會(huì)感到陌生。要從學(xué)生剛剛學(xué)過(guò)的電荷間的相互作用人手，從力的作用需要物質(zhì)做媒介引人電場(chǎng)的概念，同時(shí)也就使學(xué)生初步了解了“場(chǎng)”是一種客觀存在著的物質(zhì)。教學(xué)中可以沿此思路引導(dǎo)學(xué)生初步認(rèn)識(shí)電場(chǎng)，并為進(jìn)一步討論電場(chǎng)的力的性質(zhì)、引入場(chǎng)強(qiáng)的概念做好準(zhǔn)備。

(二)電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量之一，是教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)。學(xué)生不容易領(lǐng)會(huì)分析的方法和思路，要采取簡(jiǎn)化的方法，正面介紹場(chǎng)強(qiáng)概念，直接指出：正點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中兩點(diǎn)受到的電場(chǎng)力之所以不同，“是因?yàn)殡妶?chǎng)中不同點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)弱不同”。緊接著說(shuō)明“電學(xué)中用單位電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受的電場(chǎng)力來(lái)表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱”。在此基礎(chǔ)上明確用比值定義電場(chǎng)強(qiáng)度。這種講法簡(jiǎn)明扼要，概括性好，方便學(xué)生理解。

這里要注意，對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)，容易把電場(chǎng)強(qiáng)度跟電場(chǎng)力混同起來(lái)。因此，要使學(xué)生從以下三點(diǎn)認(rèn)識(shí)：①電場(chǎng)中不同點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)弱不同，“電場(chǎng)強(qiáng)度”是用來(lái)描述電場(chǎng)的這種性質(zhì)的。②可用單位電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受的電場(chǎng)力來(lái)表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱——即在電場(chǎng)中某點(diǎn)的比值反映了電場(chǎng)在該點(diǎn)的強(qiáng)弱程度，而該點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱程度與所用的點(diǎn)電荷q無(wú)關(guān)。比較、兩點(diǎn)，應(yīng)將比值定義為電場(chǎng)強(qiáng)度，但這并不是說(shuō)場(chǎng)強(qiáng)就是1庫(kù)侖電荷所受到的電場(chǎng)力。

建議在實(shí)際教學(xué)中，可在正面講述電場(chǎng)強(qiáng)度概念的基礎(chǔ)上，用類比的方法與速度等學(xué)生熟悉的概念的提出過(guò)程相對(duì)比，加深學(xué)生的認(rèn)識(shí)。

(三)關(guān)于場(chǎng)強(qiáng)的方向，要正面向?qū)W生指明：電場(chǎng)強(qiáng)度和電場(chǎng)力都是矢量。教材中直接敘述了規(guī)定電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向的根據(jù)——“跟正電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向相同”，并沒(méi)有平列地涉及負(fù)點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)方向相反的關(guān)系，但這一點(diǎn)—定要說(shuō)明!在教學(xué)中如何啟發(fā)學(xué)生思維，讓學(xué)生鍛煉自己進(jìn)行對(duì)比分析判定，是需要注意的。

(四)電力線的學(xué)習(xí)，要認(rèn)真做好電力線形狀的模擬實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該歸納—下有關(guān)電力線的要點(diǎn)。電力線是人們畫(huà)出來(lái)的用來(lái)形象地描述電場(chǎng)分布的一族曲線。實(shí)驗(yàn)?zāi)M了這族曲線的形狀，但實(shí)驗(yàn)并非證實(shí)了電力線的真實(shí)存在；在靜電場(chǎng)中，電力線起始于正電荷，終止于負(fù)電荷。不形成閉合曲線；電力線的每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致；電力線密處電場(chǎng)強(qiáng)，電力線疏處電場(chǎng)弱；電力線在空間不相交。

(五)由于電勢(shì)能、電勢(shì)和電勢(shì)差這三個(gè)密切相關(guān)的概念，比場(chǎng)強(qiáng)更為抽象，初學(xué)者更難于理解，因此，在初中所學(xué)電壓的基礎(chǔ)上結(jié)合電場(chǎng)力做功的初步討論，引出電勢(shì)差概念，并初步分析電荷在電場(chǎng)中的電勢(shì)能與電場(chǎng)力做功的簡(jiǎn)單關(guān)系。這樣，在很大程度上降低了起點(diǎn)，放低了要求，分散了難點(diǎn)，克服了難度過(guò)大的問(wèn)題。因此，在教學(xué)中要注意領(lǐng)會(huì)上述學(xué)習(xí)的科學(xué)安排與步驟，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)好有關(guān)內(nèi)容。

(六)“電勢(shì)差”概念的提出。教師要從初中所學(xué)電壓概念出發(fā)，直接指明“這里講的電勢(shì)差就是電壓”，使學(xué)生把陌生的電勢(shì)差與學(xué)過(guò)的電壓聯(lián)系起來(lái)，然后扼要說(shuō)明“電流做功實(shí)際是電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做功”，把初中學(xué)過(guò)的電流做功與電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做功聯(lián)系起來(lái)，為學(xué)習(xí)電勢(shì)差作準(zhǔn)備。

然后過(guò)渡到用類比方法討論電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。教師要通過(guò)討論兩類做功過(guò)程，說(shuō)明在電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差跟重力場(chǎng)中兩位置間的高度差相似。具體地說(shuō)，跟“質(zhì)量為m的物體在高度差為h的兩位置間，在由高到低的移動(dòng)過(guò)程中，重力對(duì)物體所做的功W正比于h”相似，向?qū)W生對(duì)比指明：“電量為q的電荷在電場(chǎng)中兩點(diǎn)間移動(dòng)過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)電荷所做的功W正比于兩點(diǎn)間的電勢(shì)差”。反之，在重力場(chǎng)中(指距地較近的重力場(chǎng)區(qū))對(duì)高度差一定的兩位置來(lái)說(shuō)，為恒量(gh)，而在電場(chǎng)中，對(duì)于電勢(shì)差一定的兩點(diǎn)間來(lái)說(shuō)，也是恒量。在此基礎(chǔ)上，提出電勢(shì)差的定義：“電荷在電場(chǎng)中兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力所做的功跟它的電量的比值，叫做這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，”。然后，仍用對(duì)比方法說(shuō)明，高度差是由重力場(chǎng)中高、低兩位置決定的，與其類似，電勢(shì)差也是由電場(chǎng)中兩點(diǎn)位置決定的一個(gè)物理量。最后，推導(dǎo)出功的計(jì)算式W=qU，與前面呼應(yīng)。

(七)關(guān)于電勢(shì)能的學(xué)習(xí)，也同樣是用類比的方法，與“重力對(duì)物體做功引起物體重力勢(shì)能減少”對(duì)比，認(rèn)識(shí)“在電場(chǎng)中電場(chǎng)力對(duì)電荷做功引起電荷的電勢(shì)能減少”。并且指明電場(chǎng)力的功與電勢(shì)能變化的定量關(guān)系：△E=W(為標(biāo)量式)。

最后，聯(lián)系到電場(chǎng)力做的功與電勢(shì)差的關(guān)系W=qU，歸納出△E=qU。并概括說(shuō)明電勢(shì)能的轉(zhuǎn)化情況，即：在電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做功的過(guò)程中。電勢(shì)能減少，轉(zhuǎn)化成電荷的動(dòng)能或其他形式的能。再與本節(jié)開(kāi)頭的內(nèi)容連貫起來(lái)認(rèn)識(shí)，使學(xué)生對(duì)電場(chǎng)中的功能關(guān)系有一個(gè)初步的了解。

(八)在電勢(shì)差和電勢(shì)能的學(xué)習(xí)中，需注意兩點(diǎn)：不要從電勢(shì)概念頭入手講解電勢(shì)差，以免加大難度，超出授課的教學(xué)要求。在電勢(shì)能的學(xué)習(xí)中，不要求學(xué)生討論正電荷或負(fù)電荷形成的電場(chǎng)中正負(fù)電荷的電勢(shì)能的正負(fù)問(wèn)題，這不是職業(yè)教育所需要的。

總之，學(xué)習(xí)物理和其它自然科學(xué)一樣，規(guī)律性很強(qiáng)，能做到學(xué)習(xí)有條理、有章法，講科學(xué)，就會(huì)把知識(shí)的掌握與頭腦邏輯思維的開(kāi)發(fā)相得益彰，起到事半功倍的作用!